очевидно предпосылка о том, что движение дятла поддерживается уменьшением его потенциальной энергии в обычном опыте тут, в финальном вопросе, уже не действует. ясно что дятел извлекает энергию из действия на него силы тяжести (гравитация +- инерция) и силы реакции стержня. вместо импульсного дятла можно было повесить просто муфту с фрикционным колесом касающимся стержня , ну и к колесу этому прикрутить электро-генератор ))) максимальную мощность которою можно будет снять будет равна F*v = P*v. Собственно эту силу и эту скорость поставляет экспериментатор.

вопреки известному дедуктивному методу, чтобы понять как двигается дятел нужно не быть дятлом

@lettuceturnipthebeets790

3 жыл бұрын

и соображать нужно быстрее, чем индюк

Дятел движется по стержню рывками. Есть фазы, когда он остановился, а есть - когда падает. Если стержень поднимать равномерно, то в фазы, когда дятел "стоит" относительно стержня, он будет подниматься и наращивать потенциальную энергию, которую и высвободит на фазе падения. Подозреваю, что если движения стержня синхронизировать с колебаниями дятла и двигать стержень только в фазы "падения", то колебания дятла вскоре затухнут.

@Rayvenor

3 жыл бұрын

Если двигать стержень только в фазы падения, то мы не увидим разницы в поведении дятла с первоначальным опытом. Разница будет только в том, что в первоначальном опыте стержень покоился, а в вашей модификации стержень будет двигаться вверх. Дятел же будет опускаться с одинаковой скоростью.

@MrakIWolf

3 жыл бұрын

@@Rayvenor Хм... Пожалуй, да, тут я был не прав. Увеличится скорость дятла относительно стержня, но ему действительно ничто не будет мешать опускаться. Неподвижность дятла на самом деле иллюзорна и он в любом случае будет "проваливаться" относительно стержня, что бы ни происходило.

@darkfrei2

3 жыл бұрын

@@MrakIWolf ну да, дятел проваливается вниз на сантиметр, а поднимая в этот момент стержень на 10 см вверх, он переместится на 11 см относительно стержня. Падает не касаясь стержня, значит скорость и положение стержня в этот момент не играют роли.

@MrakIWolf

3 жыл бұрын

@@darkfrei2 По такому принципу, кстати, можно вертикальными колебаниями стержня заставить дятла подниматься.

@brattri3

3 жыл бұрын

Вот фантазеры, тут просто учавствует магия вот и все объяснение, запишите его в учебник по дятлофизике)

Судя по схеме сил, когда поднимаем стержень, происходит обратный процесс, стержень "толкает" силами трения втулку и раскачивает дятла.

Спасибо за отличный ролик! Получается, что дятел - это кусочно-гладкая динамическая система с квазистранным аттрактором!

Это просто магия и ничего больше)

Интересный повод для размышлений - согласно теореме Пуанкаре-Бендиксона для возникновения хаоса здесь принципиально важно, что фазовое пространство рассматриваемой системы имеет больше двух измерений (а именно 4, если считать, что дятел имеет 2 степени свободы).

@RobotN001

3 жыл бұрын

показанная в видео фазовая плоскость отображала не все фазовые пространства ))

Большое спасибо!

Смотрите. 1 ситуация. Дятел проваливается вниз: его К растет, а П падает. В какой-то момент (когда втулку клинит) появляется сила трения: она останавливает втулку, а дятел идет по инерции, переводя свою К в П пружины. Дальше пружина начинает сжиматься, ее П переходит в К энергию горизонтального движения дятла, втулка разблокируется, исчезает трение, дятел снова проваливается. Всё повторяется. П дятла порционно тратится на работу пружины, которая обеспечивает движение. 2 ситуация. Когда дятел падает, всё точно так, как в 1 ситуации. А теперь сила трения не только останавливает дятла, но и двигает его вверх, увеличивая его П. В среднем его П остается постоянной (т.е. можно сказать, будто она не тратится на движение), но за счет чего же она остается постоянной? За счет работы руки экспериментатора, который в моменты переклинивания втулки увеличивает П дятла, не давая ей уменьшаться. Т.е. говорить, что мы поднимаем стержень, но не поднимаем дятла - неправильно))

КРУТО! За счёт силы тяжести и упругости?

За счёт энергии, которую привносит рука экспериментатора. Там происходит аналогичный процесс. При ослаблении втулки дятел начинает падать вниз относительно стержня (при не очень быстром движении он падает немного вниз и в системе наблюдателя, при очень быстром движении, он может всё ещё двигаться вверх, но сила гравитации замедляет его относительно скорости стержня). Далее втулка зацепляется за стержень и приобретает опять скорость стержня, а дятел ещё нет. Далее какой-то интервал будет идти закачивание энергии в пружину и цикл повторяется.

В конечном итоге, за счет совершения работы рукой экспериментатора по подъему системы.

@RobotN001

3 жыл бұрын

вероятно требуется более теоретическое обоснование )

@DronSmely

3 жыл бұрын

@@RobotN001 выше

когда вы двигаете стержень, вы подкачиваете энергию :)

За счет кинетической поднятия стержня )

В понятии "потенциальная энергия" очень много ловушек, это абстракция. В данном случае рукой повышалась общая потенцилаьная (если уж пользоваться этой терминологией) энергия системы, синхронизированно с потерей энергии элементом системы "дятел". Для стороннего наблядателя энергия дятла осталась примерно начальной, а энергия штока - увеличилась. При наблюдении же внутри изолированной системы дятел-шток дятел терял энергию на свои движения, равномерное движение вверх практически не влияло на этот процесс. Теоретически начало этого движения должно было вызвать ускорение, что увеличило бы энергию потенциальных энергий на время ускорения, плюс увеличение высоты на большом пробеге уменьшило бы силу приятжения, что вызвало бы инфляцию потенцилаьных энергий внутри системы.

@saasrus

3 жыл бұрын

Хотя можно проще: в контексте одного периода движением штока вверх потанцевальная энергия дятла увеличивалась, и расходавалась при его сосклаьзывании вниз с торможением, которое давало энергию пружине для изгиба под новый удар. Так что не было неизменной потенцилаьной энергии дятла, ни при каком варианте, опять введение в заблуждение кароч.

@RobotN001

3 жыл бұрын

@@saasrus , если бы это был не дятел, а просто железная муфта с сальником , которая движется относительно стержня с постоянной скоростью и постоянным трением ? )))

@saasrus

3 жыл бұрын

@@RobotN001 в этом случае смотрим первый камент с описанием фокуса с синхронизацией элемента системы с внешним наблюдателем, который оказывается обманут из-за внешнего воздействия на систему, отличное от воздействия на наблюдателя.

@RobotN001

3 жыл бұрын

@@saasrus , ладно, а если это не стержень , а обруч достаточно большого диаметра. тогда центры масс тел вообще не будут смещаться в процессе !

@saasrus

3 жыл бұрын

@@RobotN001 не будут, но одна систам будет вращаться относительно другой, и вообще всё станет ещё более сложным, но моё объяснение не поменяется.

даже оставаясь на одной и той же высоте , можно терять энергию на всякое. закон сохранения энергии разрешает ракете зависнуть в воздухе на одной высоте) но увы, надо тратить топливо )

@Olexsy952

3 жыл бұрын

Инвариантность движения, приводит к закону сохранения энергии

@RobotN001

3 жыл бұрын

@@Olexsy952, Инвариантность движения это как ? Лагранжиан это же не движение ? Действие вроде как считают движением. По Нётер пишут, что "однородность времени соответствует закону сохранения энергии". Но как это представить\связать без формул и без производных -- не понятно.

Думаю, механизм подкачки энергии дятлу заключается в отклонении его пружины в тот момент, когда втулка резко тормозит о рейку. И здесь уже не важно что движется, а что неподвижно: дятел или стержень. Важно создать условие, чтобы они двигались друг к другу в одном направлении. Разница только в том, откуда берётся энергия для раскачки дятла: из потенциальной энергии самого дятла при неподвижном стержне или из кинетической энергии движущегося стержня. Можно провести ещё один эксперимент, когда скорость движение стержня вверх больше скорости движения дятла вниз, т.е. когда мы быстрее поднимаем стержень, чем опускается дятел. Предполагаю, что поведение дятла будет прежним.

Это просто:) втулка периодически фиксирует дятла на металлическом стержне, поэтому в момент его поднятия пружина подкачивается энергией за счёт инерции дятла. Далее эта энергия уравновешивает "при нелинейном движении стержня с поправками" периодическое движение дятла.

Мне сложно это объяснить, но мне кажется за счет срыва втулки, происходит передача энергии в пружину

6:32 Видно, что конец шеста колеблется ( 6:19 - 6:21 ) и экспериментатор возвращает его в вертикальное положение, чего нет в компьютерной модели, где шест неподвижен или незаметно в первом опыте ( 1:27 - 1:31 еле заметно отклонение стержня на фоне жёлтлго ромба на фоне ). На мой взгляд, в момент касания "клювом" стержня часть колебательной энергии "дятла" переходит в кинетическую энергию шеста. Шест откланяется и за счёт работы силы упругости основания ( в данном случае - упругость руки экспериментатора ) получает дополнительную кинетическую энергию перед следующей встречей с "клювом", которую и передаёт последнему.

Предположение: В момент фиксации дятла, его потенциальная энергия всё таки увеличивается при подъёме вместе со стержнем.

По вопросу в конце ролика: на сколько я понимаю, дятла будет приводить в движение кинетическая энергия поднимающегося вверх штырька, которая будет передаваться дятлу в момент отклонения оного от вертикальной оси через трение втулки о движущийся вверх штырёк.

@RobotN001

3 жыл бұрын

если штырёк движется с постоянной скоростью, то "кинетическая энергия штырька" поддерживается постоянной )

@13kras

3 жыл бұрын

@@RobotN001 в моменты блокировки втулки, она разгоняется до скорости стержня, отбирая энергию у руки экспериментатора.

Скорость опускания дятла компенсируется скоростью подъема стержня. На деревянного дятла действует сила тяжести.

К заданному вопросу: если человек приседает на подъёмнике, который смещается так, чтобы туловище не сдвигалось, совершается ли работа, если да, то кем?

@darkfrei2

3 жыл бұрын

@@schetnikov и насколько подниматься по спускающемуся эскалатору проще чем идти вверх по лестнице?

@andreykuznetsov7442

3 жыл бұрын

Когда дело смутное, самое надёжное - исходить из базовых принципов. Работа совершается силами. Работа силы равна по определению силе, умноженной на перемещение тела, на которое она действует, и на косинус угла между ними. Отсюда следует, что сила со стороны выпрямляющихся ног, действующая на перемещающуюся вниз опору, совершает положительную работу над опорой. В то же время, ответная сила опоры на ноги совершает такую же по модулю, но противоположную по знаку (отрицательную) работу по перемещению ног. Кроме того, ещё сила притяжения Земли совершает положительную работу по перемещению ног и опоры.

@andreykuznetsov7442

3 жыл бұрын

@@darkfrei2 Человек, поднимающийся по неподвижному эскалатору испытывает такие же ощущения в смысле совершения работы, как и в случае подъема по равномерно движущемуся эскалатору. Рассмотрим частный случай, когда эскалатор, так сказать, уходит вниз из под ног, а человек остается на одной высоте относительно поверхности Земли. В этом случае, как ни странно на первый взгляд, человек совершает над эскалатором такую же работу в единицу времени, какую совершал бы при подъеме самого себя на неподвижном эскалаторе (при прочих равных условиях). Эта работа может быть аккумулирована в форме какой-то энергии, если конструкция эскалатора это позволяет, либо превращается в тепло и рассеивается. По такому принципу, например, работают степперы в спортзалах - не поднимаешься, а устаешь как будто поднимаешься по лестнице.

По вопросу в конце ролика: вероятно дятел тратит свою потенциальную энергию на колебания и опускается, при этом не касаясь стержня, а потом, когда втулка прижата к стержню мы снова поднимаем дятла и снова повышаем его потенциальную энергию и так по циклу.

@RobotN001

3 жыл бұрын

а если бы это был не дятел, а просто железная муфта с сальником ? )))

@riftinink

3 жыл бұрын

@@RobotN001 для чего нужен сальник?

@RobotN001

3 жыл бұрын

@@riftinink , для создания постоянного трения. или вы про технику ? в технике для изоляции областей друг от друга с сохранением подвижности частей механизма.

@riftinink

3 жыл бұрын

@@RobotN001 ну тогда, наверное, муфта с сальником тоже будет двигаться вниз под действием силы тяжести (если сила трения меньше или равна силе тяжести)

а что будет если опускать стержень?

Скорее всего, вы совершаете работу по перемещению палки ваерх против силы трения, мы по сути перешли в другую СО

Пружина, изгибаясь из-за "массивности" каркаса дятла и движения вверх стержня, по закону Гука приобретает силу, действующую на дятла, а она в свою очередь прижимает дятла снова к шесту. Цикл замкнулся.

По вопросу в конце ролика. Пример поставлен не корректно. Т.к. могут быть микроизменения высоты, что в результате даёт постоянный приток потенциальной энергии. Корректнее было бы закрепить втулку на неподвижной вращающейся горизонтальной оси, и уже теперь через втулку пропускать стержень. Если бы и в этом случае дятел работал, то значит стержень за счёт трения раскачивает дятла. Других вариантов не вижу.

@RobotN001

3 жыл бұрын

насколько микроизменения могут быть ? частота тепловых движений молекул может принимать постоянный приток потенциальной энергии ? )

@ItMohican

3 жыл бұрын

@@RobotN001 Вы о чем говорите?) Я имел ввиду то что в комментариях ниже расписали, втулка периодически фиксируется, и за это время стержень поднимается. Потом она падает, и опять фиксируется. Вообще, потенциальная энергия на то и потенциальная, что это энергия в будущем, а не на данный момент. Настоящая энергия образуется от движения тела. Вся фишка, откуда считать, если считать от центра земли, мы все даже стоя на поверхности обладаем огромной потенциальной энергией

@ItMohican

3 жыл бұрын

@@RobotN001 уточню ещё, я считаю что дело тут в микроподьемах втулки, и благодаря ним дятлу передается определенная пот энергия, которую он благополучно тратит в период своего свободного падения. Поэтому я и сказал что пример поставлен некорректно, тк в вопросе говорилось что дятел висит на одной высоте, но это не так.

@RobotN001

3 жыл бұрын

​@@ItMohican "Вся фишка, откуда считать, если считать от центра земли" -- действительно, это важно для перехода в более общие системы. вообще правильно считать от бесконечности, и тогда мы стоя на поверхности НЕ обладаем потенциальной энергией, а обладаем энергией связи с Землёй, и эта энергия "потенциально" ещё может увеличиться ))) брр, потенциальная энергия напоминает кредитную яму.

💯👍💯

А без клюва или без удара клюва о стержень работать будет?

@remainedmind

3 жыл бұрын

Будет, но хуже

@RobotN001

3 жыл бұрын

зависит от конкретной конструкции, развесовки там и прочее )

Что значит "за счет чего поддерживаются"? За счет какой энергии или за счет какой вынуждающей силы? Если вопрос об энергии, то это энергия сгорания еды, которую съел человек, чья рука держит систему и двигает стержень вверх. Если вопрос о силе, то создается дополнительная сила трения между стержнем и втулкой.

Зачет того кто совершает работу по поднятию стержня на некоторую высоту

@DronSmely

3 жыл бұрын

​@@schetnikov хорошо, не подъем. Совершение работы по движению стержня (троса) относительно дятла. Можно представить более простую ситуацию: шар падает внутри трубы с трением так, что его кинетическая - константа, потенциальная тратится на трение. Начнем двигать трубу вверх: в СО трубы всё хорошо: кинетическая - константа, потенциальная тратится на разогрев трубы и шара. В СО относительно пола: кинетическая = 0, потенциальная - константа. Кажется, что нагрев шара и трубы происходит сам по себе, но труба двигается, над ней совершается работа, ее кинетическая - константа, а потенциальная растет. Энергия съеденного экспериментатором бутерброда тратится на нагрев и на увеличение потенциальной трубы. Т.е. решает роль относительное движение.

Для системы отсчёта дятла относительно стержня ничего не изменилось

Я чувствую, что здесь подвох в фразе " не компьютерного, а вот этого, игрушечного деревянного дятла ".

@darkfrei2

3 жыл бұрын

Гистерезис дерева сильно больше чем у любой компьютерной модели без гистерезиса. Тоже обратил внимание на эту конкретику.

@user-jm6kv2wb1l

3 жыл бұрын

@@darkfrei2 Не знаю, это ли Вы имели в виду, но я ещё заметил, что в модели стержень остаётся неподвижным, в то время как в первом опыте его колебания слабозаметны, а в последнем колебания достаточно сильные.

Условия эксперимента не изменились, изменилась только точка отсчёта, которая движется вверх. Колебания будут затухать штатно.

У вас не будет изменения потенциальной энергии только в системе отсчёта, связанной с наблюдателем. А в системе отсчёта, связанной с стержнем, потенц. энергия будет

Хотел написать про противодействие, потом подумал - не буду позориться)

@Misha-775

3 жыл бұрын

Тут все дело в пружине. Когда дятел отодвинулся от стержня, тот идёт вверх, изгибая пружину, которая по закону Гука запасает силу, совершающую работу по прижиманию дятла снова к стержню. цикл повторяется.

@Olexsy952

3 жыл бұрын

@@Misha-775 , вопрос сложнее, чем кажется сходу, пружины, дятлы, бифуркация - это всё отвлекает. Возьмём сильный неодимовый магнит и бросим в толстостенную медную трубу, магнит медленно будет падать (можно зафиксировать скорость падения магнита) Если повторить эксперимент, но уже трубу подымать с такой же скоростью как падает магнит, то магнит будет оставаться на месте, но работа совершается (труба нагревается токами Фуко) Как магнит совершил работу, если он левитировал и оставался на месте? Потенциальная энергия магнита не изменилась, но он противодействовал трубе и работа совершилась, как объяснить с точки зрения сохранения энергии?

@Misha-775

3 жыл бұрын

@@Olexsy952 Наверное, работа совершалась со стороны токов Фуко, наведенных относительно движения трубки и магнита. И вся она шла на противодействие силы тяжести. А в опыте с дятлами проще, ибо процессы механического уровня, а не электро - волнового.

@andreykuznetsov7442

3 жыл бұрын

@@Olexsy952 Такие вопросы-парадоксы появляются, если мы не совсем буквально понимаем физические законы или ожидаем от них что-то сверх того, что они способны дать. Нет закона, запрещающего неподвижным телам совершать работу по перемещению подвижных. По определению, работа, совершаемая телом 1 по перемещению тела 2, равна произведению силы, приложенной к 2 со стороны 1, на перемещение тела 2 и на косинус угла между перемещением 2 и вектором указанной силы. Как видим, перемещение тела 1 не участвует в формировании работы по перемещению тела 2. Обозначим массы магнита и трубы как m и M. Пусть за время t труба поднимается на высоту h с постоянной скоростью. Магнит действует на трубу с силой своего веса m*g (потому что он не ускоряется по условию задачи) и совершает отрицательную работу -m*g*h по перемещению трубы (минус появляется так как cos(180) = -1 ). Аналогично, Земля совершает работу -M*g*h по перемещению трубы. Рука, поднимающая трубу, совершает положительную работу по перемещению трубы (m+M)*g*h (так как сила, с которой рука действует на трубу равна (m+M)*g и cos(0) = 1 ). Суммарная работа всех сил по перемещению трубы (или любого другого тела) должна быть равна изменению её кинетической энергии (это закон). И мы видим, что суммарная работа получается равной нулю и изменение кинетической энергии трубы тоже равно нулю. Значит, концы с концами сошлись, противоречий нет.

@michaelpovolotskyi3295

3 жыл бұрын

@@andreykuznetsov7442 А как же выделяемое тепло? Почему его нет в анализе?

За счет вашей работы, которая переходит в работу силы трения втулки и стержня

@RobotN001

3 жыл бұрын

а человек ест еду, и окисляет её, и еду и окислитель поставляют растения\цианобактерии, а они берут её от солнца. а солнце это термоядерный реактор работающий на водороде в основном. а водород появился вместе со вселенной. откуда у рождения вселенной так много энергии, откуда она ? ))

@ItMohican

3 жыл бұрын

@@RobotN001 гипотез много, но их не доказать, ТК что было до большого взрыва узнать невозможно :)

За счёт той работы которую вы совершаете

Потенциальная энергия изменяется, но ты своей рукой постоянно её добавляешь

Мне кажется, или тут взрослые дядьки занялись искусственным усложнением простого вопроса?

@RobotN001

3 жыл бұрын

квантовой механики пока не было.